《2026年江苏13大市中考名卷优选38套物理》

28 (10分)某水位报警模拟装置如图甲所示：浮子Q由圆柱体和硬杆构成，圆柱体的底面积$S=5×10^{-3} m^2$，高$H=0.2 m$，密度$ρ=0.6×10^3 kg/m^3$，硬杆的质量和体积均不计.Q只能沿图中竖直虚线运动.当向水池内缓慢注水使水位达到某处时，衔铁K被释放，电铃开始报警.已知：电源电压$U=6 V$，$R_1$为电阻箱，压敏电阻$R_2$的阻值与硬杆对其压力F的关系图线如图乙所示；当

电

磁铁线圈中的电流$I＞0.05 A$时，衔铁K被吸住，当$I\leq 0.05 A$时，衔铁K才会被释放；不计线圈电阻，g取10 N/kg.

(1) Q的质量为0.6kg.当水位不断上升时，池底所受水的压强将变大.
(2) 当Q刚开始向上运动时，求其浸在水中的体积；
(3) 在报警装置能正常报警的情况下：
①求电阻箱$R_1$接入电路的阻值范围；
②为降低刚开始报警时的水位，下列措施不可行的是C.
A. 仅适当增大硬杆的长度
B. 仅适当增大圆柱体的高度
C. 仅适当增大电源电压U
D. 仅适当增大$R_1$接入电路的阻值

答案： 28(每空2分)
(1)0.6　大　
(2)见解析　
(3)①见解析　②C
解析:
(1)由体积公式可知，Q的体积V = SH = 5×10 $^{-3}$ m $^{2}$ ×0.2m = 1×10 $^{-3}$ m $^{3}$，由ρ = $\frac{m}{V}$ 可知，Q的质量m = ρV = 0.6×10 $^{3}$ kg/m $^{3}$ ×1×10 $^{-3}$ m $^{3}$ = 0.6kg。由p = ρgh可知，当水位不断上升时，池底所受水的压强将变大。
(2)由题意可知，当Q刚开始向上运动时，Q刚好处于漂浮状态，由物体的漂浮条件可知，此时Q受到的浮力F $_{浮}$ = G = mg = 0.6kg×10N/kg = 6N，由F $_{浮}$ = ρ $_{液}$ gV $_{排}$ 可知，此时Q浸在水中的体积V $_{排}$ = $\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$ = $\frac{6N}{1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}$ = 6×10 $^{-4}$ m $^{3}$。　　　(2分)
(3)①当硬杆刚好接触到压敏电阻时，压敏电阻受到的压力F $_{小}$ = 0，由图乙可知此时压敏电阻的阻值为R $_{2小}$ = 10Ω，由题意可知，开始报警时电路中的电流为0.05A，由欧姆定律可知，此时电路中总电阻R = $\frac{U_{1}}{I_{1}}$ = $\frac{6V}{0.05A}$ = 120Ω，由串联电路的电阻特点可知，R $_{1}$ 接入电路的最大阻值R $_{1大}$ = R - R $_{2小}$ = 120Ω - 10Ω = 110Ω，当圆柱体刚好浸没，圆柱体受到的浮力最大，由阿基米德原理可知，圆柱体受到的最大浮力F $_{浮大}$ = ρ $_{水}$ gV $_{排大}$ = ρ $_{水}$ gV = 1.0×10 $^{3}$ kg/m $^{3}$ ×10N/kg×1×10 $^{-3}$ m $^{3}$ = 10N，由力的作用是相互的和力平衡条件可知，此时压敏电阻受到压力最大压力F $_{大}$ = F - G = 10N - 6N = 4N，由图乙可知此时压敏电阻的阻值为R $_{2大}$ = 50Ω，由串联电路的电阻特点可知，R $_{1}$ 接入电路的最小阻值R $_{1小}$ = R - R $_{2大}$ = 120Ω - 50Ω = 70Ω，因此电阻箱R $_{1}$ 接入电路阻值范围为70~110Ω。(2分)
②在其他条件不变时，增大圆柱体和硬杆整体的高度，可以使得硬杆刚好接触到压敏电阻时的水位降低，故A、B可行；仅适当增大电源电压U，若开始报警时的电流不变，由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻变大，由串联电路的电阻特点可知，压敏电阻的阻值变大，由图乙可知，压敏电阻受到的压力变小，由力的作用是相互的和力平衡条件可知，此时圆柱体受到的浮力变小，由阿基米德原理可知，圆柱体排开液体的体积变小，水面较原来应降低一些，故C不可行；仅适当增大R $_{1}$ 接入电路的阻值，电源电压和开始报警时的电流不变，由欧姆定律可知电路中的总电阻不变，由串联电路的电阻特点可知，压敏电阻的阻值变小，由图乙可知，压敏电阻受到的压力变小，由力的作用是相互的和力平衡条件可知，此时圆柱体受到的浮力变小，由阿基米德原理可知，圆柱体排开液体的体积变小，水面较原来应降低一些，故D可行。故
选C。
Plus思路分析：本题考查密度公式、液体压强公式、重力公式、阿基米德原理和欧姆定律的应用，综合性强，难度较大。（1）根据体积公式求出Q的体积，根据密度公式求出Q的质量。根据液体压强公式分析当水位不断上升时，池底所受水的压强变化情况。（2）根据物体的漂浮条件求出Q刚开始向上运动时受到的浮力，根据阿基米德原理求出Q浸在水中的体积。（3）①当硬杆刚好接触到压敏电阻时，压敏电阻受到的压力F $_{小}$ = 0，由图乙可知此时压敏电阻的阻值，根据开始报警时的电流利用欧姆定律求出电路中的总电阻，根据串联电路的电阻特点求出电阻箱接入电路的最大电阻。当圆柱体刚好浸没，圆柱体受到的浮力最大，由阿基米德原理可知，圆柱体受到的最大浮力，根据力的作用是相互的和力平衡条件求出此时压敏电阻受到压力最大压力，由图乙可知此时压敏电阻的阻值，根据串联电路的电阻特点可知，R $_{1}$ 接入电路的最小电阻，进而求出电阻箱R $_{1}$ 接入电路的阻值范围。②逐一分析每个选项，找出符合题意的答案。